НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ КОМБИНИРОВАННОГО ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ КОМБИНИРОВАННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
КОМПЛЕКСА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
В КОРМЛЕНИИ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ
Каиржанова Л.С. – к. б. н.,
(СКГУ им. М.Козыбаева);
Жунусов А.Е.– к. с.-х. н.,
(ТОО «Северо-Казахстанский НИИ животноводства и растениеводства»)
Освоение промышленной технологии ведения животноводства, особенно
птицеводства, поставило перед учеными и специалистами сельского хозяйства целый ряд
новых крупных проблем. Изоляция животных и птицы от окружающей природы, т.е.
круглогодовое пребывание в закрытых помещениях в условиях ограниченного движения
при стоиловом, станковом, клеточном содержании, потреблении кормов, подвергшихся
воздействию тепловых, механических, микробиологических и химических факторов,
консервирования, исключение контактов животных и птицы с почвой и растениями,
может быстро вызвать у них ослабление здоровья, глубокое нарушение обмена веществ,
снижение продуктивных и репродуктивных качеств, появление новых, еще не известных
болезней. Большая роль здесь в необходимости предвидения и предотвращения хорошо
разработанной системой мер принадлежит кормлению. Исходя из этого требуется
разработать и применить такую систему кормления, которая обеспечивала бы устойчивый
хороший аппетит, нормальную работу пищеварительного тракта, высокую
продуктивность и удовлетворительное здоровье животных и птицы. Корм становится
главным звеном, связывающим животного организма с природой. Поэтому он должен
содержать буквально все, что получает организм животного и птицы, находясь ,
например, на хорошем пастбище, залитом солнцем. При этом следует иметь в виду, что
содержание животных и птицы в закрытых помещениях вызывает у них повышенную
потребность в витаминах, в макро- и микроэлементах.
В этих вышеназванных условиях центральной является проблема биологической
полноценности рационов кормления, т.к. при прежней технологии некоторые недостатки
в организации кормления сами животные и птицы могли компенсировать путем прямого
контакта с природой, использования источников биологически активных веществ.
Известно, что уже на первых этапах интенсификации животноводства возникла
проблема изыскания и организации промышленного производства многих биологически
активных веществ. Так, в пятидесятых годах прошлого столетия появились в
концентрированном виде препаратов витаминов, солей минеральных элементов, в
шестидесятых - препараты аминокислот, антибиотиков, в семидесятых годах - препараты
ферментов, транквилизаторов и других активных веществ. Были разработаны нормы
скармливания препаратов, даны отдельные рекомендации по их использованию.
Обогащение рационов и комбикормов такими препаратами содействовало повышению
биологической полноценности кормления сельскохозяйственных животных и птицы.
За последние годы в области кормления, физиологии, биохимии, технологии
приготовления кормов получены новые научные данные по оценке питательности кормов
и нормированному кормлению сельскохозяйственных животных и птицы, появились
нетрадиционные кормовые средства и добавки, новые альтернативные препараты
биологически активных веществ, которые уже в настоящее время широко используются в
животноводстве.
В последние десятилетия в области промышленного биокатализа получили развитие
исследования, связанные с созданием специализированных комплексных ферментных
систем для использования в сельскохозяйственном производстве.
Использование отдельных ферментов в процессах кормопроизводства не
обеспечивает устранения негативных факторов в используемых зерновых компонентах изза отсутствия или неоптимального соотношения в них активных ферментных систем,
участвующих в биологическом процессе деградации природных полимеров. Для
повышения переваримости и доступности питательных веществ в кормах пониженной
питательности рекомендуется вводить в них ферментные препараты (МЭК мультиэнзимные композиции), которые содержат комплекс ферментов амилолитического,
пектолитического, целлюлозолитического и протеолитического действия.
Исследованиями доказано, что эффективность воздействия минеральных
компонентов в значительной степени повышается, если они поступают в организм не в
виде минеральных соединений, а в органической форме. В настоящее время в
животноводстве, особенно в птицеводстве, минеральные компоненты в кормлении начали
использовать в хелатированной форме. Хелаты - внутрикомплексные соединения
органических веществ с металлами, в которых атом металла (железа, меди, цинка и др.)
связан с 2 и большим числом атомов органического соединения (комплексообразователя,
хелатного агента).
С момента открытия первого антибиотика в 1929 году А.Флемингом антибиотики
считались чудо-лекарством ХХ века, способным повести человечество в новое
тысячелетие, отражая напор любых бактериальных инфекций. Со временем
обнаружилось, что бактерий могут вырабатывать по отношению к антибиотикам
определенного рода устойчивость.
Проблема устойчивости к антибиотикам получает все большую гласность и
внимание. Наряду с этим в мировом масштабе наблюдается тенденция пристального
внимания к вопросам здравоохранения. Потребители стали требовательнее подходить к
выбору продуктов питания. Поэтому логичным является тот факт, что потребители
предпочитают продукты животноводства, полученные в чистых безопасных условиях, т.е.
свободные от антибиотиков. Фармакологические компании по всему миру проводят
исследовательские работы, направленные на поиск альтернативных препаратов. Одной из
областей, привлекших наибольшее внимание исследователей, оказалась ботаника,
предоставляющая. не менее 25% всех современных медицинских препаратов на основе
растений. Интересен тот факт, что препараты такого рода оказываются более
действенными и долгосрочными, чем их синтетические альтернативы.
За последние годы было установлено, что многие растительные экстракты
лекарственных растений, используемых для лечения и профилактики различных
заболеваний у людей и животных, содержат естественные фенольные соединения, не
обладающие токсичностью. Эти вещества нарушают процессы всасывания и выделения в
бактериальной клетке, блокируют многие ферменты микробных и поврежденных клеток
макроорганизма. За счет этого они обладают широким спектром действия. Как показала
практика, синтетические аналоги естественных фенольных соединений не позволяют
достичь высокой эффективности.
Поэтому в ряде европейских стран начали использовать естественные стимуляторы
роста, которые более действенны и долгосрочны, чем синтетические препараты.
Фитобиотики - относительно новый термин в сфере производства кормов для
животных и птицы, обозначающий природные соединения, которые обладают разными
полезными свойствами. С помощью современной технологии, позволяющей провести
анализ химического состава растительного материала и выделение основных
компонентов, были выявлены очень сложные по составу соединения, состоящие из
различных химических веществ. Они не только обладают ароматическими свойствами, но
и демонстрируют разнообразие биологических эффектов, например, антиоксидантный,
фунгицидный, антимикробный и физиологический. Фитобиотики получают из
ароматических растений и добавляют в корма. Как правило, эти травы и специи
используются в сухом и свежем виде, а также экстрактов или эфирных масел.
Из-за своего многофункционального состава фитобиотики, добавляемые в корма,
обладают сложным механизмом действия, посредством которого достигается
положительное влияние на продуктивность животных и птицы: повышается их аппетит,
улучшается усвояемость кормов, увеличиваются темпы роста. В отличие от антибиотиков
это происходит не только благодаря антимикробному эффекту, но и вследствие
положительного влияния на процессы пищеварения (увеличивается секреция слюны и
желудочных соков) с высвобождением пищеварительных ферментов. Чем лучше
питательные вещества будут переварены и абсорбированы в тонкой кишке животного, тем
меньше их попадает в толстую кишку, что, в свою очередь, сведет к минимуму количество
питательных веществ, необходимых для роста бактериальной флоры в толстой кишке.
Итак, фитобиотики могут косвенно контролировать микрофлору кишечника, поддерживая
внутренние защитные механизмы в организме животного.
В этой области исследований хочется особо отметить разработку доктора
химических наук, профессора Северо-Казахстанского Государственного университета им.
М.Козыбаева Полякова В.В. по биологически активной добавке фитопрепарата
«Тополин».
Природная композиция более чем 250 биологически активных веществ фитопрепарат «Тополин» предложен им после многолетних исследований растений в
Северном Казахстане. Он содержит в своем составе высокоэффективные классы
биологически активных веществ: флавоноиды, терпеноиды, органические и жирные
кислоты, аминокислоты, витамины, микроэлементы и др. Фитопрепарат «Тополин»
является биостимулятором, обладающим высокой аллостерической активностью.
Присущий препарату комплекс БАВ действует значительно эффективнее традиционно
применяемых средств и обеспечивает быстрое развитие и рост животного организма без
побочных эффектов. Кроме того, преимущество данного препарата - его дешевизна,
доступность и производится он из почек бальзамического тополя, широко
распространенного в северных областях Казахстана.
В 2003 году Европарламент и Совет Европы запретили использование антибиотиков
в качестве стимуляторов роста в кормах для скота и птицы. В нашей стране в настоящее
время проводится работа по введению сертификации продуктов питания, которая
подразумевает их получение без применения антибиотиков и гормонов.
Для эффективного кормления сельскохозяйственных животных и птицы
необходимы
альтернативные
препараты,
обладающие
антимикробными
и
ростостимулирующими свойствами. Особенно актуально решение этой проблемы для
промышленного птицеводства. Подобные препараты должны быть абсолютно
безвредными, не депонироваться в организме и обладать на клеточном уровне таким
механизмом действия, при котором невозможна генетическая резистентность патогенных
микроорганизмов. Этим требованиям соответствуют пробиотики и пребиотики.
Термин «пробиотики» был предложен в 1977 году Ричардом и Паркером для
обозначения живых микроорганизмов и продуктов их ферментации, обладающих
антагонистической активностью по отношению к патогенной микрофлоре.
В 1981 году T. Riise (Дания) предложил под названием «пробиотик» понимать «
…увеличение полезных микроорганизмов в пищеварительном тракте животного-хозяина
путем введения больших количеств желательных бактерий для переустановления и
поддержания идеальной ситуации в кишечнике», а в 1989 году R. Fuller - «живую
микробную кормовую добавку, которая оказывает полезное действие на животноехозяина путем улучшения его кишечного микробного баланса». Последнее определение
пробиотиков было принято в научной литературе и до настоящего времени не
модифицировались. Оно подчеркивает важность живых микробных клеток как
необходимого компонента эффективного пробиотика и устраняет беспорядок,
создаваемый использованием слов субстанции или вещества, имеющими очень широкое
значение
и
включающими
антибиотики
и
другие
антибактериальные
химиотерапевтические средства.
В настоящее время применяемые коммерческие пробиотики подразделяются на три
категории: бактериальные культуры; стимуляторы роста симбионтных бактерий
кишечника; дрожжевые культуры ( в основном для жвачных).
Существующие
пробиотики
можно
разделить
на
несколько
групп:
монокомпонентные, содержащие лакто- или бифидобактерии, относящиеся к
представителям нормальных симбионтов или самоэлиминирующие антагонисты;
поликомпонентные, содержащие различные штаммы одного рода или несколько родов;
комбинированные, состоящие из микроорганизмов и химических соединений;
рекомбинантные, или генно-инженерные, содержащие штаммы с модифицированными
генами.
В отличие от антибиотиков механизм действия пробиотиков направлен не на
уничтожения части общей популяции кишечных микроорганизмов, а на заселение
кишечника конкурентоспособными штаммами бактерий - пробионтов, осуществляющих
неспецифический контроль над численностью условно патогенной микрофлоры путем
вытеснения ее из состава кишечного микробиоценоза.
В настоящее время в животноводстве и птицеводстве используется более 30 видов
зарегистрированных пробиотиков. В мировой практике наблюдается тенденция
постепенного отказа от использования кормовых антибиотиков, поэтому пробиотики
представляют все больший интерес. Основная задача ученых заключается в создании
препарата пробиотиков, который можно было бы вводить в состав комбикормов и
премиксов. Микроорганизмы пробиотиков должны быть защищены и сохранять свою
жизнедеятельность в составе комбикормов с влажностью 13% в течение не менее 30
суток. Микроорганизмы, используемые как кормовые добавки, должны быть устойчивы к
процессу приготовления кормов и выдерживать нагревание, как минимум, до 80 0С.
Важно, что коммерческие продукты имеют стабильную концентрацию микроорганизмов
при хранении, применении и приготовлении кормов.
Помимо микробных культур за последнее время выявлены пробиотические свойства
у специфических веществ, не относящихся ни к микробам, ни к продуктам их
жизнедеятельности. Такие вещества еще именуют пребиотиками.
К пребиотикам - иммунномодуляторам относятся: маннанполисахариды дрожжей, в
первую очередь, пивных, трансгалактоолигополисахариды и фруктоолигосахариды.
Пребиотики блокируют прикрепление патогенных бактерий к стенке кишечника, в
результате чего значительно улучшается состав микрофлоры пищеварительного тракта
(микробный баланс сдвигается в сторону бифидобактерий и лактобацилл). Кроме влияния
на неиммунные защитные механизмы, пребиотики модулируют иммунную защиту путем
увеличения секреции иммунноглобулина А на 25% и стимуляции микрофагов.
Использование пребиотиков также улучает состояние слизистой кишечника. Пребиотики
вносятся преимущественно в стартовые комбикорма.
Сущность действия пребиотических компонентов заключается в образовании в ходе
их ферментации лактофлорой короткоцепочных жирных кислот (КЦЖК), которые
снижают рН, стабилизируют целостность мукозной оболочки, повышают всасываемость
питательных веществ.
Наличие в кормах всего комплекса питательных веществ и качественных витаминноминеральных добавок помогает добиваться наибольшей продуктивности, особенно при
интенсивном птицеводстве. В свою очередь, качество витаминно-минеральной добавки
определяется стабильностью, действующих веществ, их биологической доступностью,
безопасностью применения, соответствием потребности животных и птицы. Причем,
добавки должны максимально сохранять полноценность действующих веществ от
момента их ввода в корм до его поедания и окончательного усвоения.
Поскольку витамины и минералы представляют собой биологически активные
вещества, они очень чувствительны к внешним воздействиям - температуре, давлению,
влажности, свету, воздуху, окислению, длительному хранению, технологическим приемам
кормопроизводства (пеллетирование, гранулирование, экструдирование, экспандирование
и т.д.).
В условиях интенсивного производства важно выбрать технологию кормления
животных и птицы, основанную на достоверных научных исследованиях, подкрепленную
результатами практических испытаний. Они должны проводиться неоднократно, в
различных климатических, экономических условиях и регионах, имеющий разный
эпизоотический статус. Приходиться учитывать различные стрессовые ситуации, когда
организм испытывает нагрузки, требующие дополнительных расходов на биологически
активные
вещества,
помогающие
нивелировать
отрицательные
последствия
неблагоприятного воздействия на организм.
Природные катализаторы обменных процессов - витамины, а строительный
материал для белков и белковых соединений - аминокислоты и минеральные соли. Эти
элементы являются важнейшими при воздействии на организм различных стрессов, для
молодняка первых дней жизни, при заболеваниях, перевозках, перегруппировках и т.д.
Для лечения и профилактики во всех перечисленных случаях, а также при
гиповитаминозах рекомендуется использовать комплексные поливитаминные препараты,
которые оказывают значительно больший эффект, чем 2-3 витамина, вводимые по
отдельности.
В последние десятилетия в качестве минеральных добавок для животных и птицы
начали использовать природные глины и глиноподобные вещества. Они в зависимости от
минерального
состава,
физической
природы,
кристаллической
структуры
классифицируются на бентониты. кудюриты, коалиты, атапульгиты, цеолиты,
вермикулиты, диатомиты, силикаты.
Природные глины являются минеральными добавками, улучшающие переваримость
корма, увеличивающие использование питательных веществ, обеспечивающие организм
макро- и микроэлементами, адсорбирующие в желудочно-кишечном тракте и выводящие
из него токсины, яды, яйца гельминтов, тяжелых металлов, обладающие при этом
бактерицидными свойствами.
Применение природных глин (цеолитов, бентонитов) в сельском хозяйстве началось
с середины 60-х годов ХХ столетия после публикации ряда работ японских ученых. Они
показали, что использование природных глин в качестве добавки в корм птице, животным
и рыбе, а также для дезодорации животноводческих помещений и утилизации навоза,
внесение их в почву вместе с удобрениями дает значительный экономический и
социальный эффект.
Характерной методической особенностью первого периода изучения вопросов
применения многих биологически активных веществ является установление степени
воздействия на продуктивность конкретно одного отдельно взятого препарата. Рационы
животных и птицы , как правило, за счет подбора кормов отвечали требованиям общей
питательности и были относительно полноценны. На фоне такого кормления выявлялась
эффективность, устанавливались дозировки, определялась система скармливания
испытуемого препарата. После необходимого периода разрабатывались рекомендации по
применению данного препарата в животноводстве.
В итоге научных исследований производство получило значительное количество
отдельных руководств по использованию биологически активных веществ в кормлении
сельскохозяйственных животных и птицы.
Убедительные данные о высокой эффективности препаратов, развитие
промышленности по их производству, активное распространение знаний о роли и
значении активных веществ среди специалистов животноводства и комбикормовой
промышленности создали реальные предпосылки для широкого одновременного введения
в рационы и комбикорма трех, пяти, десяти, двадцати и больше препаратов.
Экспериментальная проверка на животных и птице результатов скармливания
многокомпонентных смесей, составленных чисто механическим способом, показала
недопустимость этой практики. Выявились новые закономерности, определились
принципы комбинирования сложных групп кормовых препаратов биологически активных
веществ в комплексы.
Как известно, применение комбикормов основано на теории взаимодействия кормов
при скармливании их в смеси, выражающейся в изменении питательности смеси и
биологической ценности, в силу чего питательный эффект этой смеси оказывается иным,
нежели сумма питательного достоинства входящих в нее компонентов. Это теоретическое
положение сохраняет свое значение и при составлении смесей биологически активных
веществ, в таком случае стремление к созданию таких комплексов, которые обеспечивали
бы продуктивный эффект выше суммы результатов действии отдельных компонентов,
должен явиться основным принципом в разработке рецептов комплекса.
Однако исследование этого вопроса показало, что не всякое объединение препаратов
в комплексы при скармливании дает желаемые результаты.
В опытах, проведенных в Белорусской сельскохозяйственной академии при
испытании различных сочетании биологически активных веществ были зафиксированы
следующие результаты:
1. Взаимное усилие действия одного вещества действием другого, т.е. явление
синергизма. Здесь общий эффект выше простой суммы действия каждого препарата в
отдельности. Это наиболее желательный вариант рецепта комплекса.
2. Индифферентное отношение сочетаемых препаратов. Общий эффект равен
простой сумме действий каждого препарата в отдельности. Это допустимый вариант
рецепта.
3. В биологическом отношении одни препараты способны частично восполнять
действие других препаратов. В итоге общий эффект меньше суммы действия, но выше
отдельного действия каждого из введенных в комбинацию компонентов. Явление
неполного синергизма.
4. Действие одного препарата подавляется действием другого компонента, т.е.
случайные явления торможения. Общий эффект ниже эффекта каждого препарата в
отдельности.
5. Активное взаимное угнетение - продуктивность ниже против уровня
продуктивности животных, не получающих препараты. Антагонизм в активной форме.
Таким образом, определяя потребность животного в том или ином биологически
активном веществе, одновременно следует устанавливать сочетаемость его с другими
препаратами и на основании данных о их взаимодействии судить о потребности
организма в микрокомпонентах рациона. Потребность животного во всех
взаимодействующих веществах может быть в некоторых случаях ниже, а в других выше
против существующих норм, разработанных без учета комплексного применения
препаратов.
Помимо этого, следует учитывать и повышенную потребность животных в
биологически активных веществах в связи с индустриальными методами ведения
животноводства, содержания животных в закрытых помещениях. В отношении норм
потребления витаминов нужно еще учитывать дополнительную потребность в них как
противострессовых факторов. Противострессовые меры при промышленной технологии
должны быть особенно эффективными.
Наиболее рациональный метод применения комплексов биологически активных
веществ в животноводстве - обогащение ими комбикормов. Возникновение
промышленности премиксов - это крупный прогрессивный фактор в совершенствовании
методов использования активных веществ. Разработка каждого рецепта должна опираться
на строго научные данные о взаимодействии компонентов в корме, в пищеварительном
аппарате, органах, тканях, клетках. Разработка эффективной рецептуры премиксов - одно
из актуальных направлений науки о кормлении сельскохозяйственных животных и птицы.
Создание таких премиксов, в которых успешно решалась бы задача не только полного
удовлетворения животных в биологически активных веществах, но и было бы
обусловлено их взаимоусиливающее воздействие на продуктивность.
За последние годы многочисленными исследованиями установлено, что под
действием одних факторов в организме животных снижается потребность в других
факторах. Такое явление отмечено при одновременном использовании витамина В12,
метионина и хлортетрациклина. Есть опытные данные, свидетельствующие о снижении
потребности животных в витаминах при введении антибиотиков. Аналогичное
наблюдение сделано при обогащении рационов ферментами и витаминами.
Экспериментально установлено, что включение в рацион пантотеновой кислоты снижает
потребность в триптофане, а использование аммонийных соединений уменьшает
потребность в лизине, т.е. происходит как бы явление заменимости незаменимых. Уже
давно известно, что скармливание животным витамина В12 сокращает потребность в
кормах животного происхождения. Эти и многие другие аналогичные явления
необходимо учитывать при проектировании комплексного использования биологически
активных веществ в премиксах.
Объединение некоторых активных веществ в комплексы в силу определенной
химической агрессивности отдельных компонентов ведет к разрушению действующего
начала, образованию новых химических соединений, которые могут оказаться по своей
природе ингибиторами ферментов, веществами с отрицательными свойствами.
Определенные функции защиты компонентов от взаиморазрушения призваны
выполнять наполнители. Они уменьшают степень контактирования микрокомпонентов и
возможность участия в химических реакциях. Однако любой, даже самый хороший
наполнитель способен выполнять сдерживающие функции защиты только в период
производства и хранения комплекса, уже в верхних отделах пищеварительного тракта
действие наполнителя прекращается.
Разрешение проблемы стабилизации и сохранения в неизменном виде каждого
компонента в сложных комплексах в настоящее время ведется в нескольких
направлениях:
1) образование однотипных по составу премиксов, например, витаминных,
минеральных, солевых и др.
2) защита составных частей премиксов путем микрокапсулирования и
микрогранулирования. Микрогранулирование является новым современным методом
эффективной защиты. Разработана методика микрогранулирования витаминов,
аминокислот, антибиотиков, транквилизаторов и других активных веществ. Смысл
гранулирования заключается в том, что активное вещество покрывается специальным
защитным материалом, прочность которого рассчитана с учетом достижения гранулой в
нетронутом виде определенного участка пищеварительного тракта.
3) расширение производства и использования антиоксидантов, необходимых для
стабилизации биологически активных веществ в премиксах.
Важную роль в дальнейшем совершенствовании и развитии производства
биологически активных веществ и их комплексного использования для обогащения
комбикормов будет играть наука. Этот раздел науки о кормлении сельскохозяйственных
животных, охватывающий вопросы повышения полноценности кормления посредством
комплексного использования биологически активных веществ, можно вправе назвать по
мнению многих ученых в этой области разделом о биологии кормления. Он должен
включать:
1) дальнейшее развитие учения о биологической полноценности кормления
животных с учетом промышленного ведения животноводства;
2) изучение биологической роли в обмене и влиянии на продуктивность животных
активных веществ, вопросы биологической полноценности продуктов животноводства;
3) взаимодействие биологически активных веществ в сложных комплексах;
4) разработку норм потребности в отдельных активных веществах при комплексном
их использовании;
5) вопросы стабилизации и защиты препаратов от химической агрессивности
отдельных компонентов;
6) совершенствование технологии производства и методов использования отдельных
препаратов и самих премиксов;
7) изыскание новых сырьевых источников биологически активных веществ и их
рациональное использование.
Важность этого быстро развивающегося раздела науки о кормлении
сельскохозяйственных животных несомненна. В то же время для всестороннего изучения
этих проблем, несмотря на всю их новизну и актуальность, трудно рассчитывать на
быстрое создание новых институтов и лабораторий. Более верный путь - это
переключение внимания на эти проблемы, имеющейся в стране сети научных учреждений,
привлечение к разработке этих интересных вопросов молодых исследователей.